Simulazione numerica dei processi fusori I codici di simulazione commerciali Consentono di simulare: a) Il riempimento della forma (soluzione dell’eq. di NavierStokes, dell’eq. di continuità e dei modelli di turbolenza) b) Il raffreddamento e la solidificazione del getto (soluzione dell’equazione di Fourier in presenza di cambiamento di fase) Risultati di una simulazione Verifica del corretto riempimento Andamento del raffreddamento Risultati di una simulazione Tempi di solidificazione Moduli termici Risultati di una simulazione “Hot spot” Porosità Simulazione numerica: il caso della ghisa Nella simulazione della solidificazione di un getto in ghisa occorre considerare: a) Strutture che si formano durante la fase di solidificazione b) Trasformazioni che avvengono allo stato solido Simulazione numerica: il caso della ghisa Trasformazioni che avvengono durante la solidificazione: • Nucleazione dei grani austenitici (ghisa ipoeutettica) • Nucleazione della grafite • Accrescimento delle strutture eutettiche Trasformazioni che avvengono allo stato solido: • Trasformazione eutettoidica Simulazione numerica: il caso della ghisa Trasformazioni che avvengono durante la solidificazione: il caso delle ghise ipoeutettiche Simulazione numerica: il caso della ghisa Trasformazioni che avvengono durante la solidificazione: formazione della FERRITE e della PERLITE Simulazione numerica: il caso della ghisa Occorre considerare la possibilità di avere strutture stabili e metastabili “Micromodelli” Si tratta di modelli matematici che consentono di effettuare previsioni sulla MICROSTRUTTURA finale del getto e sulle sue proprietà MECCANICHE • Modelli di nucleazione ed accrescimento della grafite • Modelli di diffusione dei vari elementi (equazione di SCHEIL e regola della leva per il C) • Modelli di nucleazione ed accrescimento della ferrite “Taratura” del software di simulazione Per ottenere risultati attendibili occorre una fase preliminare in cui si devono determinare: • I corretti coefficienti di scambio termico e le caratteristiche termofisiche dei materiali coinvolti nel processo • I parametri relativi alle tecniche di inoculazione utilizzate da utilizzare all’interno dei modelli numerici descritti in precedenza legati al particolare processo produttivo implementato Prime prove sperimentali svolte all’interno del CRIF Prova svolta in staffa con attrezzatura a cubi di diverso modulo termico Ghisa utilizzata: GS 400 Prime prove sperimentali svolte all’interno del CRIF Inserimento di una termocoppia all’interno della staffa Prime prove sperimentali svolte all’interno del CRIF Obiettivi di tale attività: • Ottenere i corretti coefficienti di scambio termico e proprietà termofisiche per i materiali utilizzati mediante un confronto tra la curva di raffreddamento misurata all’interno del getto e quella calcolata dalla simulazione • Confrontare le proprietà meccaniche (durezza, resistenza a trazione ed allungamento) e microstrutturali ottenute nella simulazione con quelle misurate sul getto Prime prove sperimentali svolte all’interno del CRIF Prime misure effettuate sul getto di prova Misure di durezza effettuate su tutte le fette ricavate dal getto Prime prove sperimentali svolte all’interno del CRIF Prime misure effettuate sul getto di prova Liquidi penetranti per verificare la presenza di porosità all’interno del getto Prime prove sperimentali svolte all’interno del CRIF Prossime prove in programma sul getto Ricavare dei provini per le prove di trazione all’interno delle parti integre del getto, sui quali poi effettuare anche delle micrografie
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